हेडबॉट - एसटीईएम लर्निंग और आउटरीच के लिए एक सेल्फ-बैलेंसिंग रोबोट: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

हेडबॉट - एक दो फुट लंबा, आत्म-संतुलन रोबोट - यूजीन, ओरेगन से पहली रोबोटिक्स प्रतियोगिता में एक प्रतिस्पर्धी हाई स्कूल रोबोटिक्स टीम, साउथ यूजीन रोबोटिक्स टीम (एसईआरटी, एफआरसी 2521) के दिमाग की उपज है। यह लोकप्रिय आउटरीच रोबोट स्कूलों और सामुदायिक कार्यक्रमों में नियमित रूप से दिखाई देता है जहां यह वयस्कों और बच्चों की भीड़ को समान रूप से आकर्षित करता है। चूंकि रोबोट टिकाऊ और एंड्रॉइड फोन या टैबलेट का उपयोग करके संचालित करने में आसान है, इसलिए तीन वर्ष से कम उम्र के बच्चे इसे सफलतापूर्वक चला सकते हैं। और क्योंकि बॉट विभिन्न प्रकार की टोपियाँ, मास्क और अन्य पोशाकें पहन सकता है, यह किसी भी सभा के लिए एक मनोरंजक अतिरिक्त है। SERT सदस्य नए टीम सदस्यों की भर्ती के लिए और समुदाय में STEM में सामान्य रुचि को प्रेरित करने के लिए बॉट का उपयोग करते हैं।

परियोजना की कुल लागत लगभग $ 200 है (यह मानते हुए कि आपके पास एक 3D प्रिंटर और एक Android डिवाइस है), हालाँकि इसे $ 100 से कम में मुंडाया जा सकता है यदि आपके पास सोल्डर, हीट सिकुड़ने के लिए आसान पहुँच के साथ एक अच्छी तरह से स्टॉक की गई इलेक्ट्रॉनिक्स की दुकान है।, जम्पर तार, प्रतिरोधक, कैपेसिटर, बैटरी और एक माइक्रो यूएसबी केबल। यदि आपके पास पहले से ही कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स अनुभव है, तो निर्माण सीधे आगे है, और यह सीखने के इच्छुक लोगों के लिए एक शानदार अवसर प्रदान करता है। रोबोटिक्स में विशिष्ट रुचि रखने वालों के लिए, हेडबॉट फीडबैक नियंत्रण के लिए आनुपातिक-एकीकृत-व्युत्पन्न (पीआईडी) ट्यूनिंग में कौशल विकसित करने के लिए एक अच्छा मंच भी प्रदान करता है।

आपूर्ति

ध्यान दें कि नीचे दी गई भागों की सूची प्रत्येक प्रकार के लिए आवश्यक भागों की संख्या को इंगित करती है, न कि पैकेजों की संख्या को। कुछ लिंक उन पृष्ठों को संदर्भित करते हैं जहां एक पैकेज के रूप में कई भागों को खरीदा जा सकता है (जो कुछ लागत बचत प्रदान करता है) - यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखें कि आप उचित संख्या में भागों को प्राप्त करने के लिए आवश्यक पैकेजों की संख्या खरीदते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरण

• 1x ESP32 माइक्रोकंट्रोलर
• 2x स्टेपर मोटर्स
• 2x A4988 स्टेपर मोटर ड्राइवर
• 1x MPU-6050 Gyroscope / Accelerometer
• 1x 100uF संधारित्र
• 1x UBEC (यूनिवर्सल बैटरी एलिमिनेशन सर्किट)
• 1x वोल्टेज विभक्त (1x 10kohm और 1x 26.7kohm रोकनेवाला)
• 2x 5 मिमी आम एनोड आरजीबी एलईडी लाइट्स
• 6x 220 ओम प्रतिरोधी
• जम्पर तार (पुरुष-पुरुष और महिला-महिला)
• बिजली की तार
• 3x जेएसटी एसएम कनेक्टर प्लग
• 2x 4-बैटरी केस
• ताप शोधक
• मिलाप

हार्डवेयर

• 1x 3D प्रिंटेड केसिंग, कैप और इलेक्ट्रिकल बोर्ड (नीचे निर्देश देखें)
• 2x 5" प्रेसिजन डिस्क व्हील्स
• 2x 0.770" व्हील हब w/5mm बोर
• 8x रिचार्जेबल एए बैटरी और चार्जर
• 1x स्टायरोफोम हेड
• 1x 2.5 "3/4" पीवीसी पाइप का टुकड़ा (सिर संलग्न करने के लिए)
• 8x M3 लॉक वाशर (मोटर्स को माउंट करने के लिए)
• 8x M3 x 8mm स्क्रू (मोटर्स माउंट करने के लिए)
• 8x 6-32 x 3/8" स्क्रू (हब पर पहियों को माउंट करने के लिए)
• 2x ज़िप्टी
• डक्ट या गैफ टेप
• 2x कड़ी धातु की छड़ें या मजबूत तार (जैसे, वायर कोट हैंगर से कटे हुए) लगभग। 12”लंबा

अनुशंसित उपकरण

• वायर स्ट्रिपर
• तार काटने वाला
• सोल्डरिंग आयरन
• हीट गन
• बिजली की ड्रिल
• 1 "x 16" कुदाल बिट
• हेक्स कुंजी रिंच सेट
• गर्म गोंद वाली बंदूक
• एंगल्ड प्लग के साथ माइक्रो यूएसबी केबल

चरण 1: 3D केसिंग, कैप और इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड को प्रिंट करें

3 डी केसिंग, कैप और इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड को प्रिंट करें। stl फ़ाइलें यहाँ से डाउनलोड करें। भागों को पीएलए के साथ 0.25 मिमी रिज़ॉल्यूशन और 20% इंफिल पर मुद्रित किया जाना चाहिए, जिसमें कोई राफ्ट या आवश्यक समर्थन नहीं है।

चरण 2: आवरण में मोटर्स, पहिए और टेप जोड़ें

मोटर्स: स्टेपर मोटर्स को केसिंग के नीचे (मोटर्स के ऊपर से निकलने वाले तारों के साथ) रखें और उपयुक्त हेक्स रिंच या स्क्रूड्राइवर का उपयोग करके M3x8mm स्क्रू और M3 लॉक नट वाशर के साथ सुरक्षित करें। व्हील हब को एक्सल पर रखें और सेट स्क्रू को एक्सल के समतल हिस्से पर कस कर सुरक्षित करें।

पहिए: रबर के छल्ले को व्हील डिस्क के बाहर की ओर फैलाएं। पहियों को 6-32x3/8” स्क्रू के साथ व्हील हब पर संलग्न करें। (पहिए हब के चारों ओर कसकर फिट हो सकते हैं। यदि ऐसा है, तो जितना संभव हो सके स्थिति, फिर धीरे-धीरे स्क्रू को थोड़ा सा कस लें, स्क्रू से स्क्रू की ओर बढ़ें और दोहराएं, ताकि स्क्रू को व्हील को जगह में खींचने की अनुमति मिल सके।)

टोपी और पीवीसी पाइप तैयार करें: आवरण के शीर्ष पर डक्ट या गैफ टेप जोड़ें ताकि टोपी एक सुखद, सुरक्षित फिट के साथ स्लाइड करे।”पीवीसी पाइप के २.५” टुकड़े के एक छोर पर टेप जोड़ें ताकि यह एक सुखद, सुरक्षित फिट के साथ टोपी के छेद में स्लाइड करे। यदि आवश्यक हो, तो पीवीसी के दूसरे छोर पर टेप भी जोड़ा जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सिर के आधार पर छेद में एक स्नग फिट हो।

चरण 3: इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड तैयार करें

इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड पर टेप लगाएँ: इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड के किनारों पर डक्ट या गैफ़ टेप लगाएँ ताकि वह एक आरामदायक फ़िट के साथ आवरण के अंदर की तरफ रेल में स्लाइड करे।

MPU-6050 Gyroscope/Accelerometer: पिनों को MPU-6050 Gyroscope/Accelerometer में मिलाप करें, जिसमें चिप्स के समान सर्किट बोर्ड के एक ही तरफ पिन का लंबा भाग होता है। MPU को इलेक्ट्रॉनों बोर्ड के आधार से निकलने वाली छोटी शेल्फ तक सुरक्षित करने के लिए पर्याप्त मात्रा में गर्म गोंद का उपयोग करें, उन्मुख ताकि पिन बोर्ड के बाईं ओर हों क्योंकि आप शेल्फ का सामना करते हैं।

A4988 स्टेपर मोटर ड्राइवर: प्रत्येक A4988 स्टेपर मोटर ड्राइवर पर छोटे करंट-लिमिटिंग पोटेंशियोमीटर को जहाँ तक जाता है, दक्षिणावर्त घुमाने के लिए एक छोटे स्क्रूड्राइवर का उपयोग करें। मोटर चालकों के लिए हीट सिंक पर टेप से कागज छीलें और सर्किट बोर्ड के बीच में चिप्स को कवर करने के लिए लागू करें। मोटर चालकों को सुरक्षित करने के लिए पर्याप्त गर्म गोंद का उपयोग करें (शीर्ष की ओर पोटेंशियोमीटर के साथ) इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड के किनारे पर MPU के साथ शेल्फ के विपरीत, इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड के शीर्ष पर ऊर्ध्वाधर स्लिट के दो जोड़े के माध्यम से पिन के साथ (पिन के साथ) ध्यान रखें कि पिनों पर गोंद न लगे, जो एमपीयू की तरह एक ही तरफ फैला हो)। प्रत्येक मोटर चालक के ऊपर छोटे छेद के माध्यम से एक ज़िप टाई को जगह में और सुरक्षित करने के लिए थ्रेड करें।

ESP32 माइक्रोकंट्रोलर: ESP32 माइक्रोकंट्रोलर पर प्लग में एक माइक्रो USB केबल रखें (इसका उपयोग सर्किट बोर्ड के अंत को इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड से थोड़ी दूरी पर रखने के लिए किया जाएगा, ताकि ESP32 के बाद प्लग तक पहुंच सुनिश्चित हो सके। जगह में चिपका हुआ)। ESP32 को प्लग के साथ दाईं ओर रखें जैसा कि आप चिप पक्ष का सामना करते हैं, और इसे सर्किट बोर्ड पर सुरक्षित करने के लिए पर्याप्त गोंद का उपयोग करें, बोर्ड के बीच में क्षैतिज स्लिट्स के माध्यम से पिन को MPU के साथ किनारे पर ले जाएं। ध्यान रखें कि पिन, या यूएसबी केबल पर गोंद न लगे)। गोंद के सख्त होने के बाद, USB केबल को हटा दें।

चरण 4: इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी

सामान्य निर्देश: इलेक्ट्रॉनिक घटकों को जोड़ने के लिए आवश्यक वायर हार्नेस बनाने के लिए सर्किट आरेख (उच्च रिज़ॉल्यूशन संस्करण के लिए नीचे पीडीएफ डाउनलोड करें) का पालन करें। दो पिनों के बीच कनेक्शन सीधे एकल महिला-महिला जम्पर तारों से बनाया जा सकता है। नीचे वर्णित अधिक जटिल वायर हार्नेस के साथ 3 या अधिक पिनों के बीच कनेक्शन बनाए जा सकते हैं। महिला-महिला जंपर्स को आधे में काटकर हार्नेस बनाया जा सकता है, फिर उन्हें अन्य घटकों (प्रतिरोधों, कैपेसिटर, प्लग, शॉर्ट वायर) के साथ मिला कर उपयुक्त बनाया जा सकता है। सभी मामलों में, सोल्डर जोड़ को इन्सुलेट करने के लिए हीट सिकुड़ ट्यूबिंग का उपयोग करें।

बैटरी पैक: सुनिश्चित करें कि बैटरी पैक 3डी प्रिंटेड केसिंग के आधार पर स्लॉट में खिसक सकते हैं। यदि वे फिट नहीं होते हैं, तो उन्हें आकार देने के लिए एक फ़ाइल का उपयोग करें जब तक कि वे ऐसा न करें। दो महिला जेएसटी एसएम कनेक्टर प्लग (लगभग एक इंच छोड़कर) से तारों को क्लिप करें, और प्रत्येक बैटरी पैक से एक को मिलाप करें।

मुख्य पावर हार्नेस: मुख्य पावर हार्नेस दो पुरुष जेएसटी एसएम कनेक्टर प्लग से इनपुट प्राप्त करता है, जिसमें एक प्लग से + लीड जुड़ता है - श्रृंखला में दो बैटरी पैक को जोड़ने के लिए दूसरे से लीड (परिणामस्वरूप एक संयुक्त 12v इनपुट)) अन्य लीड 100uF कैपेसिटर (वोल्टेज स्पाइक्स को बफर करने के लिए; उस कैपेसिटर का छोटा पैर - लेड से जुड़ा होता है, जबकि लंबा लेग +12v लीड से जुड़ता है) और 10kohm रेसिस्टर से बने वोल्टेज डिवाइडर के साथ जुड़ जाता है (- लीड से जुड़ा) और एक 26.7kohm रोकनेवाला (+12v लीड से जुड़ा), ESP32 पर SVP पिन करने वाले प्रतिरोधों के बीच से एक महिला जम्पर के साथ (यह 3.3v अधिकतम के साथ एक स्केल इनपुट प्रदान करता है जिसका उपयोग किया जाता है बैटरी पैक में शेष वोल्टेज का रीडआउट प्रदान करें)। अतिरिक्त महिला जंपर्स स्टेपर ड्राइवरों पर क्रमशः VMOT और पड़ोसी GND पिन को +12v (2 जंपर्स) और - इनपुट (2 जंपर्स) प्रदान करती हैं। इसके अतिरिक्त, एक यूनिवर्सल बैटरी एलिमिनेशन (UBEC) को +12v में मिलाया जाता है और - मुख्य पावर हार्नेस की ओर जाता है (UBEC का इनपुट बैरल के आकार का कैपेसिटर वाला पक्ष है), +5v और - UBEC सोल्डर किए गए आउटपुट के साथ एक महिला जेएसटी एसएम प्लग के लिए।

ESP32 में 5v इनपुट: एक पुरुष JST SM कनेक्टर प्लग को दो महिला जम्पर प्लग से मिलाएं, UBEC से ESP32 को 5v और GND इनपुट को इनपुट प्रदान करने के लिए (यह प्लग एक आसान डिस्कनेक्ट की अनुमति देता है जब ESP32 द्वारा संचालित किया जा रहा हो) माइक्रो यूएसबी इनपुट, जब कोड को माइक्रोकंट्रोलर पर लोड किया जा रहा हो)।

3.3v पावर हार्नेस: मिलाप 7 महिला जम्पर ESP32 पर 3.3v पिन को MPU पर VCC पिन, प्रत्येक स्टेपर मोटर ड्राइवर पर VDD और MS1 पिन से जोड़ने के लिए, और पुरुष जम्पर को एलईडी आंखों को शक्ति प्रदान करने के लिए (जब कोड लोड किया जा रहा हो, तब ESP32 को माइक्रो USB से संचालित किया जा रहा है, जब आंखों को बिजली का एक आसान डिस्कनेक्ट करने की अनुमति देता है)।

ग्राउंड हार्नेस: प्रत्येक स्टेपर मोटर ड्राइवर पर ESP32 पर GND पिन को GND पिन (VDD पिन के बगल में) से जोड़ने के लिए सोल्डर 3 महिला जंपर्स।

स्टेपर इनेबल हार्नेस: सोल्डर 3 महिला जंपर्स ESP32 पर पिन P23 को प्रत्येक स्टेपर मोटर ड्राइवर पर ENABLE पिन से जोड़ने के लिए।

सिंगल जम्पर कनेक्टर: सिंगल जंपर्स का उपयोग निम्नलिखित कनेक्शन बनाने के लिए किया जाता है:

• ESP32 पर GND से MPU पर GND तक
• P21 ESP32 पर SCL MPU पर
• ESP32 पर P22 से MPU पर SDA तक
• ESP32 पर P26 बाएं स्टेपर ड्राइवर पर DIR पर
• बाएं स्टेपर ड्राइवर पर ESP32 से STEP पर P25
• जम्पर स्लीप और लेफ्ट स्टेपर ड्राइवर पर रीसेट करें
• ESP32 पर P33 दाएँ स्टेपर ड्राइवर पर DIR पर
• ESP32 पर P32 दाहिने स्टेपर ड्राइवर पर STEP करने के लिए
• जम्पर स्लीप और राइट स्टेपर ड्राइवर पर रीसेट करें

UBEC कनेक्ट करें: UBEC के आउटपुट पर महिला JST SM प्लग को मेल खाने वाले पुरुष प्लग में प्लग किया जा सकता है जो ESP32 पर 5v और GND इनपुट को पावर और ग्राउंड की आपूर्ति करता है। हालाँकि, इस प्लग को तब अलग किया जाना चाहिए जब ESP32 को एक माइक्रो USB (जैसे, कोड लोड करते समय) द्वारा संचालित किया जा रहा हो, या फिर ESP32 से मुख्य पावर हार्नेस के लिए एक रिवर्स-करंट ESP32 के उचित कामकाज को बाधित करेगा।

इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड स्थापित करें: इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड को आवरण के अंदर की तरफ रेल में स्लाइड करें।

मोटर केबल कनेक्ट करें: बाएं मोटर से लेफ्ट स्टेपर ड्राइवर से लीड को कनेक्ट करें, नीले, लाल, हरे और काले तारों को क्रमशः पिन 1B, 1A, 2A और 2B से कनेक्ट करें। नीले, लाल, हरे और काले तारों को क्रमशः पिन 2B, 2A, 1A और 1B से जोड़ते हुए, दाएं मोटर से दाएं स्टेपर ड्राइवर से लीड कनेक्ट करें (ध्यान दें कि मोटर्स मिरर इमेज फैशन में वायर्ड हैं, क्योंकि उनके पास है विपरीत दिशाएँ)। अतिरिक्त मोटर वायरिंग को केसिंग के निचले हिस्से में लगाएं।

बैटरी पैक कनेक्ट करें: केसिंग में बैटरी पैक को उनकी जेब में स्लाइड करें, और उनकी महिला जेएसटी एसएम कनेक्टर प्लग को मुख्य पावर हार्नेस के इनपुट पर मेल खाने वाले पुरुष प्लग से कनेक्ट करें (फ्रंट बैटरी पैक से लीड्स के माध्यम से निर्देशित किया जा सकता है पीछे के प्लग तक पहुंच प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड के केंद्र में छेद)। ताज़ी बैटरियों को आसानी से डालने की अनुमति देने के लिए बैटरी पैक को डिस्कनेक्ट किया जा सकता है। किसी भी बैटरी पैक पर पावर स्विच को बंद करने से सर्किट की शक्ति डिस्कनेक्ट हो जाएगी (चूंकि पैक श्रृंखला में हैं) - सर्किट को सक्रिय करने के लिए बॉट बैक पर स्विच चालू होना चाहिए।

चरण 5: सिर और आंखें तैयार करें

सिर के आधार पर छेद को लंबा करें: सिर के निचले हिस्से में छेद की गहराई बढ़ाने के लिए 1”कुदाल बिट ड्रिल का उपयोग करें, ताकि यह आंखों की ऊंचाई से ऊपर हो (यह एक छोटा टुकड़ा लगाने के लिए उपयोगी है) बिट के शाफ्ट पर एक उपयुक्त स्थान पर टेप का यह इंगित करने के लिए कि एक उपयुक्त गहराई तक पहुँच गया है)। ड्रिलिंग से पहले छेद में थोड़ा सा 2-3 दबाएं ताकि छेद के उद्घाटन को नुकसान न पहुंचे (आप पीवीसी पाइप पर एक तंग फिट चाहते हैं जो इसे आवरण की टोपी तक सुरक्षित कर देगा)। बाद में आंखों को फिर से भरने के लिए स्टायरोफोम के कुछ बड़े टुकड़े बचाएं।

तारों को धकेलने/खींचने के लिए हुक बनाएं: एक कड़ी धातु की छड़ के एक छोर पर, एक छोटे से एन आकार को मोड़ें (इसका उपयोग स्टायरोफोम सिर के माध्यम से एलईडी आंखों को बिजली देने के लिए तारों को धक्का देने के लिए किया जाएगा)। दूसरी कड़ी धातु की छड़ के अंत में एक छोटा हुक मोड़ें (इसका उपयोग सिर के नीचे के छेद से तार को बाहर निकालने के लिए किया जाएगा)।

रन वायर: लाल, पीले, हरे और नीले तारों के सिरों में तंग गांठों का उपयोग करके बड़े लूप बांधें। एक समय में एक तार के साथ काम करते हुए, लूप को एन आकार के हुक के अंत में लगाएं और इसे सिर की आंख के माध्यम से धक्का दें, पथ को क्षैतिज रखते हुए और सिर के केंद्र में छेद की ओर लक्षित करें। जब तार को छेद में धकेला जाता है, तो सिर के नीचे से लूप को पकड़ने के लिए हुक वाली रॉड का उपयोग करें, और इसे छेद से खींचे, दूसरी रॉड को भी आंख से निकाल लें (2-3 इंच तार को बीच में छोड़ दें) सिर के नीचे, और आंख से लटक रहा है)। अन्य तीन रंगीन तारों के साथ प्रक्रिया को दोहराएं, आंख से केंद्र छेद तक एक ही पथ का अनुसरण करते हुए (इन तारों को एक साथ सुरक्षित करने के लिए एक लेबल वाली ज़िप टाई का उपयोग करें और इंगित करें कि वे किस आंख को नियंत्रित करते हैं)। दूसरी आँख में 4 और तारों के साथ दोहराएं।

आरजीबी एल ई डी संलग्न करें: आरजीबी एल ई डी पर लीड को छोटा करें, सामान्य एनोड (लंबी लीड, और आर के स्थान को नोट करना सुनिश्चित करें (सर्किट आरेख पर दिखाए गए अनुसार एनोड के एक तरफ सिंगल लीड) और जी और बी लीड (एनोड के दूसरी तरफ दो लीड)। एक आंख से एलईडी (लाल से एनोड, पीला से आर, हरा से जी, और नीला से बी) तक लटकने वाले उपयुक्त तारों को मिलाएं।, हीट सिकुड़ते टयूबिंग के साथ कनेक्शनों को इन्सुलेट करना। एलईडी की लीड को सिर में धकेलें, लेकिन इसे तब तक थोड़ा बाहर निकलने के लिए छोड़ दें जब तक कि इसका परीक्षण न किया जा सके। दूसरी एलईडी और दूसरी आंख से तारों के साथ प्रक्रिया को दोहराएं।

जम्पर तारों को संलग्न करें: सिर के नीचे से निकलने वाले पीले, हरे और नीले तारों में से प्रत्येक पर महिला कनेक्टर के साथ एक 220 ओम रोकनेवाला और एक जम्पर तार मिलाएं। दो लाल तारों को मिलाएं, और एक पुरुष कनेक्टर के साथ एक जम्पर में मिलाप करें (नोट: यह सर्किट में आवश्यक एकमात्र पुरुष जम्पर है)।

जंपर्स कनेक्ट करें और सिर संलग्न करें: टोपी में पीवीसी ट्यूब के माध्यम से कूदने वालों को रूट करें और पीवीसी को सिर में छेद में स्लाइड करें, इसे टोपी तक सुरक्षित करें। पुरुष पावर जम्पर को 3.3v पावर हार्नेस पर एक महिला जम्पर से और महिला RGB जंपर्स को ESP32 (बाईं आंख के पीले, हरे और नीले तारों को क्रमशः P4, P0 और P2, और पीले, हरे और नीले रंग में संलग्न करें) दाहिनी आंख के तार क्रमशः P12, P14 और P27)। अंत में, मुख्य आवरण पर सिर/टोपी संलग्न करें।

चरण 6: कोड अपलोड करें और ड्राइवर स्टेशन स्थापित करें

ESP32 पर हेडबॉट कोड इंस्टॉल करना: अपने कंप्यूटर पर Arduino IDE डाउनलोड और इंस्टॉल करें। https://github.com/SouthEugeneRoboticsTeam/ursa पर जाएं और हरे "क्लोन या डाउनलोड" बटन के नीचे "डाउनलोड ज़िप" पर क्लिक करें। ज़िप किए गए फ़ोल्डर को अपने कंप्यूटर पर कहीं भी ले जाएं, और उसका नाम बदलकर "ursa" कर दें

Arduino IDE का उपयोग करके ursa.ino खोलें। “फ़ाइल” के अंतर्गत वरीयताएँ मेनू में, https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json को “अतिरिक्त बोर्ड प्रबंधक URL” में जोड़ें। उपकरण>बोर्ड प्रबंधक के तहत एस्प्रेसिफ सिस्टम द्वारा esp32boards स्थापित करें। टूल्स> बोर्ड के तहत "esp32 dev मॉड्यूल" चुनें। "स्केच" मेनू के अंतर्गत "पुस्तकालयों को प्रबंधित करें" पर क्लिक करके ब्रेट बेउरेगार्ड पुस्तकालय द्वारा पीआईडी स्थापित करें।

USB-MicroUSB केबल का उपयोग करके ESP32 से कनेक्ट करें। टूल्स के तहत बोर्ड का चयन करें। ESP32 पर माइक्रो USB कनेक्टर के बगल में "I00" लेबल वाले छोटे बटन को दबाकर रखें, फिर Arduino IDE पर अपलोड बटन दबाएं, और "I00" को छोड़ दें जब Arduino IDE कहता है कि यह "कनेक्टिंग …" है। अपलोड पूरा होने के बाद, माइक्रोयूएसबी केबल को डिस्कनेक्ट किया जा सकता है।

हेडबॉट ड्राइवर स्टेशन स्थापित करना: अपने कंप्यूटर पर प्रोसेसिंग डाउनलोड और इंस्टॉल करें। https://github.com/SouthEugeneRoboticsTeam/ursa-ds-prototype पर जाएं और कोड डाउनलोड करें। प्रोसेसिंग आईडीई का उपयोग करके "ursaDSproto.pde" खोलें। प्रोसेसिंग के लाइब्रेरी मैनेजर (स्केच> इम्पोर्ट लाइब्रेरी) के माध्यम से केताई, गेम कंट्रोल प्लस और यूडीपी लाइब्रेरी स्थापित करें। यदि आप अपने कंप्यूटर पर ड्राइव स्टेशन चला रहे हैं, तो प्रोसेसिंग विंडो के ऊपरी दाएँ भाग में ड्रॉप डाउन मेनू में जावा मोड का चयन करें; इसे एंड्रॉइड पर चलाने के लिए, ऊपर दाईं ओर "जावा" ड्रॉपडाउन मेनू पर क्लिक करके प्रोसेसिंग के लिए एंड्रॉइड मोड इंस्टॉल करें। फिर, डिवाइस कनेक्ट करें, यूएसबी डिबगिंग सक्षम करें, एंड्रॉइड मोड चुनें। ड्राइव स्टेशन चलाने के लिए, "स्केच चलाएँ" पर क्लिक करें। यदि आपका कंप्यूटर किसी Android डिवाइस से कनेक्टेड है, तो उस पर ड्राइवर स्टेशन स्थापित हो जाएगा।

चरण 7: हेडबॉट शुरू करें और पीआईडी मानों को ट्यून करें

प्रारंभ करना: सुनिश्चित करें कि बैटरी पैक जुड़े हुए हैं, और यह कि UBEC आउटपुट ESP32 इनपुट कनेक्टर से जुड़ा है। हेडबॉट एक स्थिर स्थिति में अपनी तरफ झूठ बोलने के साथ, दोनों बैटरी पैक पर पावर स्विच को चालू स्थिति में स्लाइड करके पावर अप करें, हेडबॉट को कुछ सेकंड के लिए स्थिर छोड़ दें, जबकि जाइरोस्कोप प्रारंभ हो जाता है। थोड़ी देर के बाद, आपको उस डिवाइस पर हेडबॉट वाईफाई सिग्नल (SERT_URSA_00) देखने में सक्षम होना चाहिए जिसका उपयोग आप बॉट को नियंत्रित करने के लिए कर रहे हैं - इसे चुनें, और पासवर्ड "हेडबॉट" दर्ज करें। कनेक्शन हो जाने के बाद, अपने फ़ोन/टैबलेट पर ड्राइव स्टेशन ऐप चलाएँ, या अपने कंप्यूटर पर प्रोसेसिंग में ड्राइव स्टेशन स्क्रिप्ट चलाएँ। प्रोग्राम शुरू होने और एक कनेक्शन बनने के बाद, आपको हेडबॉट के झुकाव को दिखाते हुए "पिच" मान को प्रतिक्रिया देना शुरू करना चाहिए।

PID मान सेट करना: हेडबॉट को नियंत्रित करने में सक्षम होने के लिए, आपको PID मानों को ट्यून करना होगा। यहां वर्णित हेडबॉट के संस्करण के लिए। ड्राइव स्टेशन के ऊपरी बाएँ वर्ग में क्लिक करने से मानों को समायोजित करने के लिए स्लाइडर सामने आएंगे। शीर्ष तीन स्लाइडर कोण (पीए, आईए और डीए) के लिए पी, आई और डी को समायोजित करने के लिए हैं - हेडबॉट को अपना संतुलन बनाए रखने की अनुमति देने के लिए ये मान प्राथमिक महत्व के हैं। नीचे के तीन स्लाइडर गति (PS, IS और DS) के लिए P, I और D को समायोजित करने के लिए हैं - ये मान जॉयस्टिक इनपुट के अनुसार हेडबॉट को अपनी ड्राइविंग गति को सही ढंग से समायोजित करने की अनुमति देने के लिए महत्वपूर्ण हैं। हेडबॉट के इस संस्करण के साथ अच्छे शुरुआती मान हैं PA=0.08, IA=0.00, DA=0.035, PS=0.02, IS=0.00, और DS=0.006।इन मानों को सेट करने के बाद, ड्राइव स्टेशन के ऊपरी बाएँ में "सेटिंग सहेजें" बॉक्स पर क्लिक करें (यह सेटिंग्स को अधिक टिकाऊ रूप में सहेजता है जो बॉट के रिबूट से बचेगा)।

चीजों को आजमाना: रोबोट को नियंत्रित करने के लिए जॉयस्टिक लाने के लिए ड्राइव स्टेशन के ऊपरी दाएं भाग में ग्रीन जॉयस्टिक बार पर क्लिक करें। हेडबॉट को एक निकट-संतुलित अभिविन्यास में खड़ा करें, और गहरे हरे रंग को ऊपर दाईं ओर सक्षम वर्ग दबाएं (पड़ोसी लाल बॉक्स को दबाने से बॉट अक्षम हो जाएगा)। यदि सब ठीक हो जाता है, तो आपके पास एक स्व-संतुलन वाला हेडबॉट होगा, लेकिन संभावना से अधिक आपको पीआईडी मानों को ठीक करने की आवश्यकता होगी। P की तुलना में आमतौर पर बहुत कम I या D होता है, इसलिए वहीं से शुरू करें। बहुत कम, और यह उत्तरदायी नहीं होगा। बहुत अधिक और यह आगे-पीछे दोलन करेगा। शुरुआत कोण पीआईडी मानों के साथ शुरू करें, यह देखने के लिए कि चीजें कैसे प्रभावित होती हैं, छोटे बदलाव करते हैं। कोण लूप के लिए कुछ डी शब्द दोलनों को कम करने में मदद कर सकते हैं, लेकिन एक छोटी राशि जल्दी से बहुत अधिक घबराहट ला सकती है, इसलिए संयम से उपयोग करें। यदि कोण मान सही हैं, तो हेडबॉट को बिना गिरे कुछ हल्के झटकों का विरोध करना चाहिए। हेडबॉट के संतुलित होने पर छोटे झटके की उम्मीद की जानी चाहिए, क्योंकि स्टेपर मोटर्स प्रत्येक समायोजन के साथ 0.9 डिग्री के आधे चरणों में आगे बढ़ रहे हैं।

एक बार संतुलन हासिल करने के बाद, जॉयस्टिक की छोटी-छोटी हरकतें करके, स्पीड पीआईडी मानों के छोटे समायोजन करके ड्राइविंग का प्रयास करें ताकि बॉट एक सहज, सुंदर तरीके से प्रतिक्रिया दे सके। I शब्द को बढ़ाना रोबोट को निर्धारित गति से नहीं चिपके रहने का मुकाबला करने में मददगार हो सकता है। सावधान रहें, हालांकि - स्पीड पीआईडी मानों में बदलाव के लिए एंगल पीआईडी मानों (और इसके विपरीत) में और समायोजन की आवश्यकता होगी, क्योंकि पीआईडी लूप इंटरैक्ट करते हैं।

हेडबॉट के समग्र वजन और वजन वितरण में परिवर्तन (जैसे चश्मा, मास्क, विग या टोपी पहनते समय) के लिए पीआईडी मूल्यों में और बदलाव की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, यदि पोशाक संतुलन को बहुत अधिक फेंक देते हैं, तो आपको ursa.ino कोड में शुरुआती पिचऑफसेट मान को ट्विक करने और कोड को ESP32 पर पुनः लोड करने की आवश्यकता हो सकती है।

रोबोटिक्स प्रतियोगिता में उपविजेता